Wassertemperatur und Kochzeit von Nudeln?
Hallo!
Ist die Temperatur so definiert, dass das Medium bei mal Wurzel 2 die doppelte besitzt?
Sind also Nudeln bei der doppelten Temperatur doppelt so schnell gekocht weil die Energie dann die doppelte ist?
Lg
7 Antworten
Nein, die mittlere kinetische Energie eines Wassermoleküls ist direkt proportional zur Temperatur, nicht quadratisch. Der Proportionalitätsfaktor heißt die Boltzmann-Konstante (bis auf einen Faktor von 3/2, der damit zu tun hat, dass wir in einem dreidimensionalen Raum leben, sodass jedes Teilchen sich also entlang von 3 Koordinatenachsen bewegen kann): https://de.wikipedia.org/wiki/Boltzmann-Konstante
Wie schnell Wasser kocht, hängt von der Starttemperatur des Wassers ab, von der Leistung des Herds und von seinem Wirkungsgrad.
Liest du denn, was ich schreibe? Nochmal:
Nein, die mittlere kinetische Energie eines Wassermoleküls ist direkt proportional zur Temperatur, nicht quadratisch.
Also hat bei der doppelten Temperatur jedes Molekül die doppelte Energie und mal Wurzel 2 Geschwindigkeit, so meinte ich es.
Braucht man Proportionalitätsfaktoren wegen der übereinstimmung von Einheiten?
Im Durchschnitt ja. Und ja, Naturkonstanten braucht man tatsächlich zum "Reparieren" von Einheiten. Es gibt auch Systeme von Einheiten (zum Beispiel die Planck-Einheiten), wo das nicht nötig ist und dementsprechend viele Naturkonstanten den Wert 1 haben: https://de.wikipedia.org/wiki/Nat%C3%BCrliche_Einheiten#Planck-Einheiten
Und sind die Nudeln bei doppelter Temperatur nun doppelt so schnell weich oder argumentieren andere richtig mit der Oberfläche?
Nun, wenn du die Nudeln auf 20°C~300K, also Zimmertemperatur erhitzt, werden sie nie weich, wenn du sie auf 100°C~370K erhitzt, werden sie irgendwann schon weich. 370K ist um Faktor 1,2-1,3 höher als 300K, macht aber einen gigantischen Unterschied. Beantwortet das deine Frage?
Lustig. 100 Grad ist das 5fache von 20 Grad aber 300 zu 370K verhält sich wie 1 zu 1,3!
Unterliegt das weichwerden eines Körpers einer spezifischen Funktion oder gibt es konstante Zusammenhänge?
Die direkte Proportionalität zwischen Temperatur und mittlerer kinetischer Energie der Teilchen gilt nur für die Temperatur in Kelvin (T=0K entspricht E=0, aber T=0°C sicher nicht!).
Was die Nudeln angeht, musst du einen Biochemiker fragen, offenbar verändert sich beim Erhitzen die Struktur der organischen Moleküle, aus denen die Nudeln bestehen, wie lange das dauert und wie die Dauer von der Temperatur abhängt, kann ich dir als Physiker nicht sagen.
Wie lautet dann der Zusammenhang bei Celsius? Doppelte Temperatur ist wie vielfache Energie?
E(T[°C]) = 3/2 * k_B * (T[°C] - 273)K
Man rechnet also effektiv die Temperatur in Kelvin um.
Auch als Physiker kann man von der Thermodynamik her ein wenig über Reaktionsgeschwindigkeiten sagen.
Damit eine Reaktion abläuft, muss zunächst eine bestimmte Aktivierungsenergie zugefügt werden, damit das reagierende System erst mal "über den Berg" kommt. Wie wahrscheinlich diese Aktivierungsenergie aufgebracht wird, ist proportional zu der Summe der Boltzmann-Besetzung zur jeweiligen Temperatur für Energien >= Aktivierungsenergie. Daher kommt auch die annähernd exponentielle Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Temperatur (bei thermischen Energien weit unter der Aktivierungsenergie).
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Was speziell Nudeln angeht, habe ich mal irgendwo aufgeschnappt, dass das Festwerden wohl an den "Kleber-"Eiweißen liegt, die bei Hitze "denaturieren" (wie bei hart werdenden Eiern). Da diese Reaktion in Konkurrenz zum Aufquellen der Stärke im Wasser steht, kriegt man eine zusammenhängende Pampe, wenn man Nudeln kalt aufsetzt.
Das heißt die Nudeln sind hart weil die Stärke von Klebereiweiß zusammengehalten wird?
Was ist beim Trocknen von vorher gekochten Nudeln? Werden sie hier aus demselben Grund hart?
Hart sind trockene Nudeln, weil der Weichmacher Wasser fehlt, v. a. in der Stärke. Dass sie auch in nassem Zustand nicht zu Tapetenkleister zerfallen, liegt am geronnenen Eiweiß.
Das ist offensichtlich nicht so. Schon bei wenig geringerer Temperatur (im Hochgebirge) bekommt man die Nudeln kaum noch gar. In einen Schnellkochtopf hingegen, der aufgrund seines Innendruckes höhere Temperaturen erreicht, sind die Nudeln ganz schnell Matsch. Dabei ist die Temperatur gar nicht so viel höher, es werden etwa 120°C erreicht. In der Chemie sagt man als Faustregel, dass sich die Reaktionsgeschwindigkeit verdoppelt bis verdreifacht, wenn die Temperatur um 10K steigt. Wobei Nudel kochen ein Zusammenspiel zischen chemischen und physikalischen Prozessen ist.
Hängt in der Chemie also sowohl die Reaktionsgeschwindigkeit als auch die Reaktion überhaupt von der Temperatur ab?
Ich habe mal gelesen dass kleine Temperaturschwankungen beim LSD herstellen dazu führen, dass die Substanz lebensgefährliche Nebenprodukte enthält.
Gibt es auch Reaktionen wo die Produktseite nicht von der Temperatur abhängt?
Ich kenne mich mit der LSD-Synthese nicht aus, aber es wird so sein, dass die Nebenprodukte entstehen, weil deren Reaktionsgeschwindigkeit erhöht wird.
Nebenbei gibt es natürlich noch eine Reihe anderer Auswirkungen der Temperatur: Ist eine Substanz bei einer bestimmten Temperatur überhaupt noch stabil? Ändert sie ihren Aggregatzustand? Wie beeinflussen sich die Reaktionen untereinander? Viele Reaktionen sind Gleichgewichtsreaktionen: wie verändert sich das Gleichgewicht? Und so weiter...
Kann man das überhaupt erahnen als Chemiker oder probiert man das einfach aus und analysiert das ganze?
Kann es sein dass sich bei bestimmter Temperatur ein größeres in zwei kleiner aufspaltet und dann eine ganze ungewollte Reaktion auftritt?
Selbstverständlich. Oder auch eine gewollte, die erst durch die Temperaturerhöhung möglich wird. Bestimmte Sprengstoffe enthalten Oxydationsmittel. Das sind feste Stoffe, die eine Sauerstoffverbindung darstellen. Nach der Zündung zersetzt sich das Oxydationsmittel zügig und setzt dabei den Sauerstoff frei, schneller, als er aus der Luft kommen könnte. Dadurch wird die Verbrennung beschleunigt - Bumm!
Eingesetzt wurde das auch in den alten Blitzlichtern auf Magnesiumbasis (in alten Filmen immer sehr effektvoll, weil mit viel Rauch verbunden!). Hier wird Magnesium mit Kaliumpermanganat gemischt.
Hm. Was für ein Prozess läuft den beim Kochen ab? Das wäre zunächst zu betrachten ... Nudeln garen ja schon kurz unterm Siedepunkt (Normaldruck).
Es ist nicht davon auszugehen, dass hier ein einfach nur linearer Zusammenhang besteht. Der Prozess hat irgendwas mit dem wieder anfeuchten der Klebstoffe zu tun ...
Die Nudeln im Drucktopf zu behandeln, könnte also durchaus "interessant" werden. Der Prozess könnte schon bei geringem Druckaufbau viel, viel schneller ablaufen und dann würdest Du nur Nudelschlamm aus dem Topf schöpfen. Ohne die doppelte Energiezufuhr erreicht zu haben.
Macht es chemisch Sinn so wenig Wasser wie möglich zu verwenden?
Optimiert nach welchen Kriterien? Möglichst wenig Energieaufwand: Ja. Möglichst schneller Prozessablauf: Nein.
Wenn ich den Topf mit Wasser ganz vollmache braucht es aber ewig bis das ganze heiß ist.
Sollte man einen Kompromiss eingehen und ihn zur Hälfte füllen?
Nein, die Prozess richtige Menge ist zur Verfügung zu stellen. Anleitung siehe Packung. Oder Nutze Deine Küchenerfahrung.
Wasser kann unter Normaldruck (1 bar) nicht heisser als 100°C werden.
Aber ansonsten im Grunde ja (ob der Faktor stimmt weiss ich nicht...) - genauso funktioniert ein Dampfkochtopf. In ihm herrscht ein höherer Druck, so dass Wasser heisser als 100°C wird und somit den Kram schneller kocht.
Alternativ ist es extrem mühsam z.B. Kartoffeln hoch im Gebirge zu kochen, da das Wasser nicht/kaum heiss genug wird aufgrund des geringeren Atmosphärendrucks.
Wie gesagt, ob der Faktor so hinhaut weiss ich nicht - jedenfalls variiert die Kochzeit mit der (erreichbaren) Temperatur (siehe Dampf- bzw. Schnellkochtopf).
Nein, die Oberfläche der Nudeln bleibt die Gleiche und auch das Wasser kann nur kochen.
Das Wasser kann doch theoretisch Energie bis Lichtgeschwindigkeit haben.
Hä? Lass die Lichtgeschwindigkeit aus dem Spiel ... Und wenn es siedet, siedet es, damit ist die Temperatur auf dem Siedepunkt angelangt und steigt nicht weiter.
Das heißt um die Temperatur zu verdoppeln braucht man die vierfache Energiezufuhr?
Und sind die Nudeln bei doppelter Temperatur doppelt so schnell weich?